金 龍， 王 越， 商 霖， 劉 睿

(1.國(guó)家鐵路局裝備技術(shù)中心，北京 100036；2.石家莊鐵道大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，河北 石家莊 050043；3.河北建投交通投資有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050051)

?

基于SuperMap IS.NET的河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

金 龍1， 王 越2， 商 霖3， 劉 睿3

(1.國(guó)家鐵路局裝備技術(shù)中心，北京 100036；2.石家莊鐵道大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，河北 石家莊 050043；3.河北建投交通投資有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050051)

隨著河北省鐵路規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鐵路地理信息數(shù)據(jù)和建設(shè)信息數(shù)據(jù)的不斷增加，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和地圖顯示方式在數(shù)據(jù)管理和分析方面已經(jīng)逐漸無法適應(yīng)，建立網(wǎng)絡(luò)化的鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)迫在眉睫。文章介紹了河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā),該系統(tǒng)基于WebGIS技術(shù)，以SuperMap IS.NET為開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了地圖瀏覽、鐵路信息查詢和數(shù)據(jù)管理等功能。

WebGIS；SuperMap IS.NET；河北鐵路；地理信息系統(tǒng)

0 引言

鐵路是國(guó)家重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動(dòng)脈。加強(qiáng)對(duì)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的信息管理，通過數(shù)據(jù)和信息為決策提供支持，是我國(guó)交通運(yùn)輸系統(tǒng)信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。河北省鐵路運(yùn)輸體系規(guī)模較大，情況復(fù)雜，在數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)科學(xué)分析方面，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和地圖方式已經(jīng)逐漸無法適應(yīng)，且隨著京津冀一體化發(fā)展戰(zhàn)略的提出，河北省即將迎來鐵路大發(fā)展時(shí)期。因此，建立河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)河北省鐵路信息數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)代化綜合管理顯得尤為重要[1-2]。

河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用基于SuperMap IS.NET的WebGIS技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，與傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)相比，WebGIS系統(tǒng)具有更廣泛的訪問范圍和平臺(tái)獨(dú)立性，用戶只需在客戶端使用Web瀏覽器，就能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問操作。系統(tǒng)將河北省鐵路以線數(shù)據(jù)集的形式顯示在電子地圖上，將各條鐵路的詳細(xì)地理信息數(shù)據(jù)存放在SuperMap軟件自帶的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過地圖操作、統(tǒng)計(jì)查詢和輔助決策三大功能模塊，使用戶能夠快速地瀏覽、查詢相關(guān)鐵路信息。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)選用Visual Studio 2010作為集成開發(fā)工具，采用SuperMap IS.NET作為二次開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用SuperMap IS.NET提供的AjaxControls作為服務(wù)器端開發(fā)控件，選擇JavaScript作為程序開發(fā)語(yǔ)言。

SuperMap IS.NET是由SuperMap公司開發(fā)的一款高性能的企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)地理信息服務(wù)發(fā)布與開發(fā)平臺(tái)，采用面向Internet/Intranet的分布式計(jì)算機(jī)技術(shù)，提供可伸縮、多層次的WebGIS解決方案，全面滿足網(wǎng)絡(luò)GIS應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的需求，支持跨區(qū)域、跨網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)集成，為企業(yè)級(jí)Internet GIS應(yīng)用提供強(qiáng)大而可靠的支持，適用于在廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)快速發(fā)布地理空間信息和建立各種B/S結(jié)構(gòu)的GIS應(yīng)用系統(tǒng)[3]。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以基于Web的B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式實(shí)現(xiàn)，體系結(jié)構(gòu)采用四層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如圖1所示)，分別為數(shù)據(jù)服務(wù)層、GIS服務(wù)層、Web服務(wù)層和客戶端。其中，數(shù)據(jù)服務(wù)層主要存儲(chǔ)系統(tǒng)所需的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。GIS服務(wù)層是實(shí)現(xiàn)GIS的場(chǎng)所，該層主要包括GIS服務(wù)器、集群服務(wù)器等SuperMap IS.NET的核心組件。Web服務(wù)層用于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能并與客戶端及GIS服務(wù)器進(jìn)行交互?？蛻舳耸侵冈趶V域網(wǎng)或者局域網(wǎng)內(nèi)的客戶端瀏覽器。四層體系結(jié)構(gòu)的建立，有助于提高系統(tǒng)的性能、可靠性和可伸縮性，讓使用者獲得更好的用戶體驗(yàn)。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)所用的空間數(shù)據(jù)主要包括河北總圖、河北省鐵路狀態(tài)圖、鐵路類型圖、運(yùn)輸情況圖、河北省各地市OD圖和運(yùn)量圖、中國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)圖。這些地圖均是通過SuperMap Deskpro配準(zhǔn)矢量化后得到的，并以SDD和SDB兩個(gè)數(shù)據(jù)包的形式保存在一個(gè)工作空間內(nèi)[4]。其中SDB存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)，SDD存儲(chǔ)相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，最后利用SuperMap SDK空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的無縫鏈接。

2.2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

空間數(shù)據(jù)庫(kù)主要由點(diǎn)數(shù)據(jù)集、線數(shù)據(jù)集、面數(shù)據(jù)集組成。每一個(gè)數(shù)據(jù)集都是一定空間范圍內(nèi)具有相同屬性信息的同類地理空間實(shí)體的集合，這些集合也被稱為圖層[5]，其中相應(yīng)圖層所表示的信息如表1所示。

表1 空間數(shù)據(jù)圖層劃分

2.3 屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

系統(tǒng)通過屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的信息對(duì)相應(yīng)鐵路線情況進(jìn)行描述，這些屬性信息包括以下幾類：序號(hào)、名稱、總里程、河北省內(nèi)里程、類型、單復(fù)線、狀態(tài)、機(jī)車牽引別、最大坡度、最小半徑、牽引定數(shù)、客車對(duì)數(shù)、貨車對(duì)數(shù)、貨運(yùn)量、客運(yùn)量、需要能力、運(yùn)輸情況、介紹。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由地圖操作、統(tǒng)計(jì)查詢、輔助決策三大功能模塊組成，各模塊之間緊密聯(lián)系、相互配合，共同保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行[6]。

3.1 地圖操作模塊

地圖操作模塊是系統(tǒng)最基本的模塊、是實(shí)現(xiàn)其它兩個(gè)功能模塊的前提，其主要功能包括：地圖放大與縮小、地圖漫游、圖層控制、距離測(cè)量、面積測(cè)量和地圖打印。系統(tǒng)將此模塊的操作界面封裝在地圖底部的一個(gè)可伸縮的工具欄內(nèi)(如圖2所示)，在需要操作地圖時(shí)將其展開，不需要時(shí)收起工具欄。

圖2 地圖操作模塊

3.2 統(tǒng)計(jì)查詢模塊

作為系統(tǒng)的核心模塊，統(tǒng)計(jì)查詢模塊主要包括線路查詢、重點(diǎn)項(xiàng)目查詢、區(qū)域統(tǒng)計(jì)三大功能。

3.2.1 線路查詢

線路查詢功能可以通過屬性查圖和圖查屬性兩種方式實(shí)現(xiàn)。屬性查圖指根據(jù)鐵路的某種基本屬性(名稱、單復(fù)線、類型、狀態(tài)等)對(duì)目標(biāo)線路進(jìn)行查詢，并且可以在結(jié)果中進(jìn)行二次查詢，從而實(shí)現(xiàn)了多屬性查詢的效果。例如，如果要查詢單復(fù)線屬性為“單線”且狀態(tài)為“運(yùn)營(yíng)”的所有鐵路，首先在線路查詢的屬性和條件欄中分別選擇“單復(fù)線”和“單線”選項(xiàng)，點(diǎn)擊查詢按鈕，在地圖中可以看到高亮顯示的滿足單復(fù)線為“單線”的鐵路線(如圖3所示)。然后進(jìn)行第二步查詢，選中“在結(jié)果中查詢“單選按鈕，再在屬性和條件欄中分別選擇“狀態(tài)”和“運(yùn)營(yíng)”選項(xiàng)，點(diǎn)擊查詢進(jìn)行第二次查詢，即可得到滿足兩個(gè)查詢條件的所有線路(如圖4所示)。在左側(cè)的結(jié)果欄中選擇某條鐵路，系統(tǒng)將根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)索引SmID從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出這條鐵路的全部屬性，并以重要指標(biāo)的形式顯示在新的頁(yè)面中(如圖5所示)。循環(huán)第二步操作即可實(shí)現(xiàn)多屬性查詢。圖查屬性功能允許使用者對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)選、框選和多邊形選擇操作，即根據(jù)鐵路的具體位置進(jìn)行查詢，查詢結(jié)果的顯示方式和屬性查圖的結(jié)果顯示方式相同。

圖3 單線的線路查詢

圖4 所有線路的線路查詢

3.2.2 重點(diǎn)項(xiàng)目查詢

查詢各地市鐵路沿線的重點(diǎn)項(xiàng)目，主要包括物流園區(qū)、港口和工業(yè)園區(qū)。以邯鄲陸港為例，在重點(diǎn)項(xiàng)目查詢欄中分別選擇“邯鄲“和”邯鄲陸港“選項(xiàng)，然后單擊查詢結(jié)果中的邯鄲陸港選區(qū)，彈出關(guān)于邯鄲陸港的介紹窗口，查詢結(jié)束(如圖 6 所示)。

圖5 查詢結(jié)果

圖6 重點(diǎn)項(xiàng)目查詢

3.2.3 區(qū)域統(tǒng)計(jì)

區(qū)域統(tǒng)計(jì)功能的主要作用是以市為單位，統(tǒng)計(jì)經(jīng)過該單位區(qū)域的鐵路數(shù)量、線路名稱和總里程。

3.3 輔助決策模塊

輔助決策模塊的工作流程是：首先根據(jù)用戶在地圖上選取的坐標(biāo)點(diǎn)自動(dòng)生成鐵路線，然后將新生成鐵路線經(jīng)過的城市高亮顯示，最后在彈出的新網(wǎng)頁(yè)中詳細(xì)介紹所經(jīng)過城市的財(cái)政收入、人口密度、出行需求等影響鐵路建設(shè)的指標(biāo)(如圖 7 所示)。輔助決策模塊通過建立模型、提供相關(guān)信息、模擬決策過程，幫助使用者提高決策水平和質(zhì)量。

圖7 輔助決策模塊

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 AJAX技術(shù)

AJAX是異步JavaScript和XML的簡(jiǎn)稱，是一種創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用的網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)。通過在后臺(tái)與服務(wù)器進(jìn)行少量的數(shù)據(jù)交換，AJAX可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)的異步更新。系統(tǒng)采用SuperMap IS.NET提供的AjaxControls控件進(jìn)行開發(fā)，AjaxControls是根據(jù)AJAX技術(shù)重新封裝的一套控件，因此系統(tǒng)也具有了AJAX異步更新的功能。即當(dāng)頁(yè)面中有對(duì)象向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，只對(duì)發(fā)出請(qǐng)求的對(duì)象進(jìn)行重構(gòu)，刷新局部頁(yè)面，而無需重新加載整個(gè)Web頁(yè)面。這樣，不僅有效減少了服務(wù)器發(fā)送給瀏覽器的數(shù)據(jù)量，又能使Web頁(yè)面的工作方式更像一個(gè)傳統(tǒng)的桌面系統(tǒng)[7]。

4.2 jQuery技術(shù)

JavaScript是系統(tǒng)開發(fā)所采用的語(yǔ)言，但是系統(tǒng)并沒有使用原生的JavaScript語(yǔ)言，而是利用最新的JavaScript框架jQuery進(jìn)行開發(fā)。jQuery是一個(gè)優(yōu)秀的JavaScript庫(kù)，由John Resig創(chuàng)建于2006年。憑借其簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法和跨平臺(tái)的兼容性，jQuery極大地簡(jiǎn)化了開發(fā)人員遍歷HTML文檔、操作DOM、處理事件、執(zhí)行動(dòng)畫和開發(fā)AJAX的操作[8]。例如，如果要實(shí)現(xiàn)給網(wǎng)頁(yè)中所有元素添加onclick事件的功能，JavaScript代碼如下：

var items = document.getElementsByTagName(“span”);

for (var i = 0; i < items.length; i++) {

items[i].onclick = function () {

//doing something }}

而使用jQuery只需寫一行代碼就能實(shí)現(xiàn)：$(“span”).click(function () {//doing something})。

5 系統(tǒng)界面

為方便使用者瀏覽和操作地圖，系統(tǒng)界面將所有查詢欄和工具欄放在了可伸縮隱藏的圖層內(nèi)，最大限度的擴(kuò)充地圖在瀏覽器中的顯示范圍，讓用戶可以快速、準(zhǔn)確地操作地圖。系統(tǒng)主界面如圖8所示。

圖8 系統(tǒng)界面

6 結(jié)語(yǔ)

基于SuperMap IS.NET建立的河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，利用SuperMap SDX數(shù)據(jù)庫(kù)訪問引擎對(duì)鐵路地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，利用WebGIS技術(shù)與其它Web信息服務(wù)進(jìn)行無縫集成，建立靈活多變的GIS應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的空間信息管理和發(fā)布。河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理的網(wǎng)絡(luò)化、透明化，大大提高了工作效率，為鐵路管理部門在建設(shè)和管理鐵路過程中的數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)共享、科學(xué)管理和正確決策提供技術(shù)支持。

[1]蔡小波,曹可,李斯達(dá). 中國(guó)鐵水聯(lián)運(yùn)信息系統(tǒng)邏輯框架設(shè)計(jì)[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2014,27(4):60-63.

[2] 張曉東,王明生. GIS在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化中的應(yīng)用[J]. 石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,19(3):62-63.

[3] 李凱. 基于“三階段法”的高速鐵路短期運(yùn)量預(yù)測(cè)[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014,27(3):90-95.

[4] 裴喜安. 基于SuperMap的戶籍信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2012,35(3)：52-53.

[5] 劉向美. 基于SuperMap的房產(chǎn)信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013(17)：20-21.

[6] 徐碩,劉樹,孫璐，等. 基于SuperMap IS.NET的漁港地理信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪與空間地理信息，2011,34(6)：61-63.

[7] 馬冠韜,譚建軍,譚巧林. 基于SuperMap IS.NET的農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2011(4):158-160.

[8] 尹婷,趙思佳. 基于jQuery框架的AJAX網(wǎng)站設(shè)計(jì)模式的研究[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,16(3)：1-4.

Design and Realization of Hebei Railway Geographic Information Management System Based on SuperMap IS.NET

Jin Long1， Wang Yue2， Shang Lin3， Liu Rui3

(1.Equipment Technology Center, National Railway Admini Stration of P.R. China, Beijing 100036, China;2.School of Transportation, Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China;3.HCIG Communications Investment Co.,Ltd, Shijiazhuang 050051,China)

With the expanding of Hebei railway network, the geographic information and the construction data of the railway are becoming more and more massive,the traditional database and map cannot adapt to the data management and analysis, thus building a networked railway geographic information management system is a matter of great urgency.The paper introduces the realization of Hebei railway geographic information management system based on WebGIS and using SuperMap IS.NET as development platform. The system realizes the function of map browsing, railway information search and data management.

WebGIS；SuperMap IS.NET；Heibei railway；geographic information

2015-05-19 責(zé)任編輯:車軒玉

10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.2016.02.11

金龍(1967-), 男, 教授，主要從事交通規(guī)劃，交通信息服務(wù)的研究。E-mail: 137717592@qq.com

U29

A

2095-0373(2016)02-0056-06

金龍，王越，商霖，等.基于SuperMap IS.NET的河北省鐵路地理信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2016,29(2):56-60.